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1、第第1 1章章计算机网络概述计算机网络概述学习目标学习目标：1. 计算机网络的概念2. 计算机网络的分类3. 计算机网络的功能4. 计算机网络的体系结构的基本概念5. OSI参考模型6. TCP/IP参考模型局域网类型 东方电子商务有限公司是一个拥有200多名员工，一座办公楼的电子商务企业，为了优化企业的网络，先准备搭建一个高速、安全、方便的企业网络。 网络的规划、设计和实施由网络服务部的工程师张某和技术员王某负责。技术员王某查阅网络资料后，提议将本公司的网络体系结构设计为“开放系统互联参考模型”（Open System Interconnection Reference Model，OSIR
2、M） ，认为该网络体系结构安全、合理、完善。 请同学们学完本章内容后，分析一下技术员王某的体系结构是否具有可行性？学习情境引入学习情境引入：1.1 1.1 计算机网络基础知识计算机网络基础知识计算机网络是现代通信技术与计算机技术紧密结合的产物，是随着现代社会对信息共享和信息传递日益增强的需求而发展起来的，对人类社会的生产、生活都带了巨大的影响。它经历了一个由低级到高级、从简单到复杂、从单机到多机的发展过程。1.1.1 计算机网络的概念计算机网络的概念什么是计算机网络?多年来并没有一个严格的定义，人们从不同的角度出发对计算机网络有不同的定义。1.从计算机技术与通信技术相结合的观点出发，通常把计算
3、机网络定义为计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理并进一步达到资源共享的系统。2.从物理结构上看，计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干台计算机、终端设备、数据传输和通信控制处理机等组成的集合。3.从着重于应用和资源共享上看，计算机网络是把地理上分散的资源，以相互共享的方式连接起来，并且具有独立功能的计算机系统的集合。1.1.1 计算机网络的概念计算机网络的概念综上所述，所谓计算机网络，就是利用通信线路和设备，将分散在不同地域、并具有独立功能的多个计算机系统互连起来，按照网络协议，在功能完善的网络软件支持下，实观资源共享和数据通信的系统。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展
4、历程随着计算机网络的发展，其功能不断增强，应用领域不断拓展，所采用的技术也在逐渐变化、进步。计算机网络的发展过程主要经历了面向终端的计算机网络、面向通信的计算机网络、开放式标准化计算机网络以及新一代综合性、智能化高速网络等几个阶段。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程1.面向终端的计算机网络到20世纪50年代，人们为使多数人能够同时使用同一台计算机，开始进行计算机网络技术的研究。出现了由一台中心计算机连接大量地理上分散终端的计算机连机系统，就是计算机网络的雏形。这种系统中所有数据处理都由主机完成，终端没有任何处理能力，仅起着字符输入、结果显示等作用，这种连机系统被称为主机终端系
5、统，或称面向终端的计算机网络。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程图 1-1 面向终端的计算机网络1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程2.面向通信的计算机网络在20世纪60年代末期至20世纪70年代中期，在单主机联机网络的基础上，人们完成了对计算机网络体系结构与网络协议的研究，并形成了初级计算机网络又称为计算机-计算机网络的构建。这一代计算机网络包括两大部分：一部分是以交换机为中心的通信子网，另一部分是由若干个主机和终端构成的用户资源子网。这代网络以通信子网为中心，并且以分组交换技术为基础理论。世界上第一个最成功的远程计算机网络是1969年由美国高级研究计划局(
6、ARPA)组织研制的ARPANet网络。1969年12月，美国的分组交换网ARPANet(当时仅4个节点)投入运行，从此，计算机网络的发展就进了一个崭新的纪元。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程ARPANet首先提出将计算机网络划分为“通信子网”和“资源子网”两大部分，通信子网完成全网的数据传输和数据转发等通信处理工作；资源子网承担着全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源和网络服务。图 1-2 计算机网络由通信子网和资源子网组成1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程3.开放式标准化计算机网络计算机网络在起步阶段大都是由研究部门、大学、计算机公司等各自研
7、制的，因而没有统一的标准。由于各厂家的计算机产品、网络产品在技术、结构等方面存在着很大的差异，不同厂家的计算机和网络很难互连在一起，这给用户带来了很大的不便。用户无法确定哪一种网络更适于自己的需求，而且如果一旦选择了某种网络产品就无法再选用其他厂家的计算机或网络产品。不同的系统之间无法互联就不利于用户保护已有的投资。为此人们迫切希望建立一系列的国际标准，得到一个“开放”的系统。1984年，ISO正式颁布了OSI/RM，开创了一个统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程4.新一代综合性、智能化高速网络自 20世纪 90年代以来
8、，随着 Internet 的飞速发展，计算机网络向全面互联、高速和智能化方向发展，并且得到了广泛的应用。同时，与网络有关的技术在更大的范围内取得了很大的进展。例如，多介质计算技术和多介质通信技术共同发展，推动着光纤数字传输技术和宽带综合业务数字网的迅速发展；网络标准化工作进一步完善，网络体制趋于成熟，人们将更多的注意力转到提高线路容量和利用率上，研究和发展接入网和内部网及其设施，更注重网络互联和互联标准。1.1.2 计算机网络的发展历程计算机网络的发展历程目前，计算机网络由于 Internet 的进一步普及和发展，将面临诸多问题，如网络带宽限制、网络安全，IP 地址紧缺等问题。因此，新一代计算
9、机网络应向高速、大容量、综合性和智能化的方向发展。目前，不断出现新的网络技术(如交换式以太网技术、ATM 技术、帧中继技术等)，这些是构建新一代宽带综合业务数字网的技术基础。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类1.按计算机网络的覆盖范围分类按计算机网络的覆盖范围来分类，可以将计算机分为 3 类， 局域网（LAN）、城域网（ MAN）和广域网（ WAN）。网络类型网络缩写覆盖范围地理位置传输速率局域网LAN10m房间4Mbit/s10Gbit/s100m建筑物1km校园城域网MAN10km城市50Kbit/s2Gbit/s广域网WAN1001000km 国家或地区9.6Kbit/s2Gb
10、it/s1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（1）局域网局域网是分布在有限地理范围内的网络。由于地理范围较小，局域网通常使用专用通信线路连接，故而数据传输速率较高。局域网的本质特征是覆盖范围小、数据传输速度快，一般属于具体单位管理。局域网的覆盖范围一般在几千米之内，它通常是由一个部门或一个单位组建的网络。局域网是在微型机得到广泛应用后迅速发展起来的。局域网易于组建和管理。同时，局域网具有拓扑结构简单、数据传输速率高、传输延时小、成本低、应用广泛、组网灵活和使用方便等优点。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（2) 城域网城域网是一种介于广域网和局域网之间的范围较大的网络，覆盖范
11、围通常是一个城市，从几千米到几十千米甚至几百千米。城域网设计的目标是满足一个地区内的计算机互联的要求，以实现大量用户、多种信息传输的目标的综合信息传输网络。但在实际的应用中，几乎没有专门的城域网，通常使用局域网或广域网的技术去构建城域网，这样，反而显得更实用和方便。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（3) 广域网广域网也称为远程网。广域网通常是指将分布范围较大，覆盖一个地区、国家甚至全球范围内的局域网、主机系统等互联而成的大型计算机通信网络。广域网的特点是采用的协议和网络拓扑结构多样化、数据传输速率较低、传输延时较大。广域网通常采用公共通信网作为通信子网，整个网络不是归属于一个单位或
12、部门。广域网通常是连接不同地区的大型主机的局域网，如 Internet 就是一种最重要的广域网。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类2.按计算机在网络中的地位分类在计算机网络中，有一些计算机或设备为网络中的用户提供共享资源和应用软件，实现服务功能，这些计算机称为服务器。而接受服务或需要访问服务器上共享资源的计算机称为客户机。在计算机网络中，服务器与客户机的地位或作用是不同的，服务器处于核心地位，而客户机则处于从属地位。依据计算机网络中服务器与客户机的不同地位，可以将局域网分为3类。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（1）基于服务器的网络 在计算机网络中，有几台计算机或设备只作
13、为服务器为网络用户提供共享资源，而其他计算机仅作为客户机去访问服务器上的共享资源，这种网络就是基于服务器的网络。在这种网络中，服务器处于核心地位，它在很大程度上决定网络的功能和性能。根据服务器所提供的共享资源的不同，通常可以将服务器分为文件服务器、打印服务器、邮件服务器、Web 服务器和数据库服务器等。基于服务器的网络，可以集中管理网络的共享资源和网络用户，因而其具有较高的安全性，易于管理和维护。同时，基于服务器的网络还易于实现对网络用户的分级管理。在实际的应用中，大多数局域网都是基于服务器的网络。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（2) 对等网络对等网络与基于服务器的网络不同，它没
14、有专用的服务器，网络中的每台计算机都能作为服务器，同时，又都可以作为客户机。每台计算机既可管理自身的资源和用户，又可作为网络客户机去访问其他计算机中的资源。在对等网络中，所有计算机的地位是平等的，因此，常常将对等网络称为工作组。在对等网络中，计算机的数目不能太多，一般不能超过10台，这是因为在对等网络中所有计算机的地位相等，很可能出现这样的一种情况：当一个用户正在访问另一台计算机资源时，被访问的计算机突然关机了。所以计算机的数目不宜太多。由于对等网络中每台计算机能独立管理自身资源，故很难实现资源的集中管理，因而，数据的安全性也较差。1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类（3) 混合型网络
15、混合型网络是基于服务器网络和对等网络相结合的产物。在混合型网络中，服务器负责管理网络用户及重要的网络资源，客户机一方面可以作为客户访问服务器的资源，另一方面，又可以将客户机看成是一个对等网络中的计算机，客户机相互之间可以共享数据资源。1.1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能计算机网络具有丰富的资源和多种功能，其主要功能是共享资源和数据通信。1共享资源共享资源就是共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。1.1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能(1) 硬件资源计算机网络的主要功能之一就是共享硬件资源。共享硬件资源就是连接在网络上的所有用户可以共享网络上各种不同类型的硬件设备，如巨型计算机
16、或专用高性能计算机，大容量磁盘，高性能打印机，高精度绘图设备，以及通信线路和通信设备等。共享硬件资源的好处是显而易见的，网络上具有低性能的计算机的用户，可以通过网络使用各种不同类型的设备，既解决了部分资源贫乏的问题，同时也有效地利用了现有的资源，充分发挥了资源的潜能，提高了资源利用率。1.1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能(2) 软件资源互联网上有极为丰富的软件资源，可以让人们共享。可共享的软件资源包括：各种操作系统及其应用软件、工具软件、数据库管理软件和各种Internet信息服务软件等。共享软件允许多个用户同时调用服务器中的各种软件资源，并能保持数据的完整性和一致性。用户可以通过客户机/服务器(C/S)模式、浏览器/服务器(B/S)模式或其他形式，使用各种类型的网络应用软件，共享远程服务器上的软件资源。用户也可以通过一些网络应用程序(如 FTP)将共享软件下载到本地机上使用，匿名 FTP 就是专门提供共享软件的信息服务之一。1.1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能(3) 信息资源信息也是一种资源，而且是一种更重要的资源。Internet上的信息资源涉及各个领域，内容极为丰
